Page 38 - 网络电信2016第18期
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解决方案

  图2 传统的QPSK调制器                               常用的方法是增加光纤的有效面积。现如今,大多数超长距离或
                                              海底传输的大容量传输实验都会选用有效面积大的光纤来改善
      为了对PDM-QPSK信号进行编码,需将连续波激光器分为两           输入光功率的容差。这些新型光纤的特征参数如表1所示。
个正交偏振的激光源,并将它们输出的信号分别送入独立的QPSK
调制器中,最后,用两个PBS将被调制的信号重新合并。这种PDM               表1 新型光纤的特征参数
编码方式适用于所有的M进制QAM信号,例如本文所讨论的8QAM、
16QAM和64QAM等。                                     光纤      光纤有效面积/     损耗/dB/km  群速度色散/ps/    偏振模色散/
                                                  型号             μm2                (km·nm)      ps/km
      目前人们一般采用任意波形发生器来产生8QAM 信号。2010          SMF-28RULL                 0.169         15.9         -
年,JianjunYu等人提出了利用纯光学方法来产生8QAM信号。                 PSCF            80     0.160         21.0      <0.10
8QAM调制器如图3所示[2],它由一个平行的同向/正交(I/Q)调制               ULAF                   0.185         19.9       0.06
器和一个(0,π/2)的PM (相位调制器)组成,其中平行I/Q调制器              E-PSCF          110     0.168           -       <0.10
的上下支路相位差为π/4。8QAM调制格式具有良好的应用前景,
理论上,它的噪声容限比8PSK(8相相移键控)调制格式高1.6dB,                               120
比16QAM高2dB。
                                                                 110
  图3 8QAM调制器
                                                    为了补偿光纤损耗,可以采用两种光放大器,一种是EDFA,
                                              这种放大器在发送端功率大,非线性效应也强,传输一段距离后,
                                              由于损耗,光功率会下降;另一种是DRA(分布式拉曼放大器),DRA
                                              的工作原理是基于光纤中的SRS(受激拉曼散射)效应,当弱信号
                                              光与强泵浦光同时在光纤中传输,且信号光波长在泵浦光的拉曼
                                              增益谱内时,光能量将会从泵浦光转移到信号光,从而实现光放
                                              大。这个全波段的放大特性使DRA可以工作在整个低损耗区,以
                                              提高信号的OSNR及光纤的非线性容差,从而极大地提高频谱利用
                                              率。

                                                    （3）100Gbit/s及以上速率光集成器件
                                                    为了满足传输容量日益增长的需求和降低系统成
                                              本,Finisar公司在2013年9月展示了业界首款100GECFP4光收发
                                              模块[4],该模块采用WDM技术实现了4路不同波长的25Gbit/s载波
                                              信号在同一根光纤中传输。它主要由发射、接收和控制单元3大
                                              部分组成。其功能框图如图5所示[5]。

                                                图5 CFP光模块的功能框图

      近年来,人们利用16QAM调制格式完成了许多研究。2012
年,PortelaT.F.等人完成了基于相位恢复算法的16QAM 传
输;2013年,YingGao等人用超低损耗光纤产生了224Gbit/sDP(双
极性)-16QAM信号并成功传输2718km;2014年,S.Chandrasekhar
等人分析了在利用紧凑型磷化铟(InP)基发射组件传输200Gbit/
sPDM-16QAM时距离对性能的影响。高速矩形16QAM调制器的原理
如图4所示[3],它由一个并列式MZM(MZM1,MZM2)、一个普通型MZM
以及一个PM组成。

  图4 高速矩形16QAM调制器

      （2）新型光纤和拉曼放大                                  据光纤在线报道,2014年3月,SourcePhotonics在OFC上发布
      在光传输系统中,若非线性效应可以忽略不计,则限制传输              了业界第一款100Gbit/sLR(激光器)可插拔的小形封装(QSFP28)
距离的最大因素是OSNR(光信噪比)。一般可以通过减小光纤损                光收发模块。基于IEEE-100GBASE-LR4规范,该产品典型功耗只
耗和增加输入光功率的方法来提升OSNR。目前已研发出新一代                 有3.5W,比当前业界最好的100GECFP4模块功耗低40%。与此同
ULL(超低损耗)光纤,并在一些大容量传输实验中投入了使用。                时,Mellanox公司在该OFC上提出了基于大尺寸光波导、依据传
实验中通过增加光纤发射功率来提高接收端的OSNR,但是这种方                输距离选择激光器、非气密封装且无光复用/解复用的QSFP28光
法会导致更高的非线性效应,从而显著降低系统性能,此外,信道                 模块方案,该方案已试验成功。
间的非线性效应,例如,XPM(交叉相位调制)和FWM(四波混频)是
很难通过数字补偿方法来改善的。为了减少光纤的非线性效应,                      二、近年来的大容量传输试验

                                                    近年来,通过采用前文提到的这些先进技术及调制格式,人
                                              们做了很多大容量传输试验,并在ECOC和OFC这些顶级会议上发
                                              表了论文[1-6]。近期的大容量传输试验研究总结如表2所示。

                                                    X.Zhou等人利用单根光纤完成了32Tbit/s的超大容量传
                                              输[2],Gnauck等人实现了每信道100Gbit/s、最高频谱效率为

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